[发明专利]一种石墨化热轧钢板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种石墨化热轧钢板的制备方法。

背景技术

中、高碳钢板由于具有较高的强度和硬度，被广泛应用于机械制造和汽车等领域，市场需求量较大。但是，因其塑性差,一般难以直接成型，因而限制其在复杂形状零部件冲压成型中的应用。

为了提高中、高碳钢板的成型加工性能，目前主要采用的方法是球化退火，如陈金荣在机械工人(热加工)(2002,(3):34-35)上发表的论文“40Z钢板等温球化退火工艺”中研究了40Z中碳钢板球化退火，指出中碳钢当要求硬度较低而韧性较高(用于冷冲压坯料)时,可用等温球化退火。另外，也有直接通过热轧工艺控制使部分片状珠光体球化，从而达到免退火的目的，如一种免退火型中高碳钢板制造工艺(申请公布号：CN103173598A)公开了一种热轧过程中在线使中、高碳钢板直接软化，通过高温卷取实现部分球化来生产的中高碳钢板，而省去热轧后的退火工序。

对于冷变形要求高的中、高碳钢材，虽然通过球化退火或免退火轧制工艺，控制了晶粒度、硬度和渗碳体的形态，但是由于渗碳体的存在，在冲压生产时，不仅模具磨损严重、寿命低，而且冲压负荷过大，难以成形复杂形状制件。

于是，人们利用渗碳体石墨化来期待获得良好冲压成型性能，而开发了石墨化中、高碳钢(中碳钢C：0.25～0.36％和高碳钢(C：0.5～0.7％))，如专利1(钢板及其制造方法，申请公布号：CN101903547A)公布了一种热轧钢板，其主要化学成分及其质量百分比：C：0.30～0.70％；Si：0.10％以下；Mn：0.20％以下；P：0.010％以下；S：0.010％以下；Al：0.05％以下；N：0.050％以下；余量由Fe及不可避免的杂质构成。其制造方法在800～950℃的终轧温度下热轧而制成热轧板，以平均冷却速度为50℃/s以上冷至500℃以下，在450℃以下的温度卷取，钢卷在720℃以下的退火温度下退火。再如专利2(Process for manufacturing a medium-carbon steel plate with improved formability and weldability，US5454887)也公布了一种热轧钢板，其主要化学成分及其质量百分比：C：0.20～0.70％；Si：0.10％以下；Mn：0.20～2.0％以下；P：0.020％以下；S：0.010％以下；Al(sol.)：0.01～1.00％；B：0.0003～0.0050％；N：0.002～0.010％；B/N：0.2～0.8；余量由Fe及不可避免的杂质构成。其制造方法为：终轧温度700～900℃；热轧后的冷却速度5～50℃/s；卷取温度400～650℃；在600℃～～Ac₁温度范围内进行1小时以上的退火。

比较专利1与专利2，其Si含量有较大的差异，过高的Si含量虽有助于石墨化，但Si使铁素体硬化，难以具有良好的成型加工性能，因此，专利1的Si含量控制在0.10％以下。为了获得良好的石墨化效果，专利1、2的石墨化退火时间都在几十小时以上(根据实施例)，缓慢的石墨化过程制约了中、高碳钢板在复杂形状零部件冲压成型中的应用，因此，有必要提出一种促进石墨化过程的方法。另外，专利1中石墨率不高，最高为77％(根据实施例)；专利2中的石墨化率较高，但是石墨化时间都在20小时以上。

为此，本发明公布一种石墨化热轧钢板的制备方法，不仅提高石墨化率，而且缩短石墨化过程。

发明内容

石墨化钢板适合用于复杂形状零部件的冲压成型，但其冲压成型性能的高低，除了控制硬度、铁素体晶粒度、石墨数量、形态、大小及其分布以外，控制石墨化率也是至关重要的。本发明提出一种提高石墨化率、且可以在较短时间内实现石墨化的石墨化中、高碳热轧钢板的制备方法，主要是通过炼钢、精炼、连铸、均热、连轧、层流冷却、卷取、钢卷散放空冷、平整轧制、石墨化退火等工艺过程进行制备。

本发明通过以下技术措施实现：